La velocidad de propagación de la onda se puede determinar utilizando la fórmula general:
Descripción de la fórmula:
v = velocidad de propagación de la onda (unidades: metros/segundo)
T = período de onda = el tiempo que tarda una onda en recorrer una longitud de onda (las unidades son segundos).
f = frecuencia = el número de longitudes de onda que pasan por el mismo punto durante un segundo (la unidad es 1 / segundo = hercio)
lambda = longitud de onda (las unidades son metros)
¿De dónde proviene la fórmula anterior? Probablemente recuerdes la fórmula de la velocidad v = s / t, donde v = velocidad, s = distancia recorrida y t = intervalo de tiempo. Esta es la fórmula para la velocidad de un objeto, tal como se estudia en el tema del movimiento lineal.
Si se ajusta al movimiento de una onda, la distancia recorrida es idéntica a la longitud de onda, el intervalo de tiempo es idéntico al período (T = 1/f) o a la frecuencia (f = 1/T).
Velocidad de propagación de una onda en una cuerda
Las ondas que se propagan en cuerdas o sogas son ondas transversales, calculadas mediante la fórmula:
Descripción de la fórmula:
v = velocidad de la onda en la cuerda (unidades: metros/segundo)
F = fuerza de tensión de la cuerda (unidades kg m/s)2 (también conocido como Newton)
Myu = densidad de masa de la cuerda = masa por unidad de longitud de la cuerda (las unidades son kilogramos/metros)
Según la fórmula anterior, se concluye que la velocidad de la onda en una cuerda depende de la fuerza de tensión de la cuerda y de la masa por unidad de longitud de la misma. El método para obtener esta fórmula se explica en su deducción. velocidad de propagación de la onda en una cuerda.
Velocidad de las ondas sonoras
Las ondas sonoras son ondas longitudinales que se propagan a través de diversos medios. Existen muchos medios por los que pueden viajar las ondas sonoras, como el aire, el agua, las paredes, etc. La velocidad de propagación de las ondas sonoras depende de las propiedades del medio por el que viajan, al igual que la velocidad de propagación de las ondas transversales en una cuerda depende de las propiedades de la cuerda.
Si las ondas sonoras viajan a través de un fluido como el aire o el agua, la velocidad del sonido se calcula utilizando la fórmula
Descripción de la fórmula:
v = velocidad de las ondas sonoras
B = módulo de compresibilidad
rho = densidad
Si una onda sonora se propaga a través de una varilla larga y sólida, la velocidad del sonido se calcula utilizando la fórmula
Descripción de la fórmula:
Y = Módulo de Young
Velocidad de las ondas electromagnéticas
La velocidad de las ondas electromagnéticas (la velocidad de las ondas de luz) es 3,00 x 108 Sra.
Velocidad de propagación de una onda en una cuerda
Factores que influyen en la velocidad de las ondas transversales en las cuerdas
La velocidad de una onda mecánica depende únicamente de las propiedades del medio a través del cual se propaga. La velocidad de las olas del mar depende de la naturaleza del mar, la velocidad de las ondas sonoras depende de la naturaleza del aire a través del cual se propagan. Del mismo modo, la velocidad de las ondas en una cuerda depende de las propiedades de la cuerda. Para aclarar esto, primero hagamos lo siguiente: experimentos que investigan los factores que influyen en la velocidad de las ondas en las cuerdas.
A partir de los experimentos realizados, se concluyó que la velocidad de una onda en una cuerda depende de la tensión ejercida sobre ella y de su masa por unidad de longitud. Cuanto mayor sea la tensión (más tensa esté la cuerda), más rápida será la onda. Por el contrario, cuanto mayor sea la masa de la cuerda, más lenta será la onda.
Derivación de la fórmula para la velocidad de las ondas transversales en cuerdas.
La derivación de la fórmula para la velocidad de las ondas en las cuerdas es una demostración matemática de los factores que influyen en la velocidad de propagación de las ondas en las cuerdas.
Consideremos la cresta de una onda o pulso que se desplaza hacia la derecha a través de una cuerda (imagen superior). La imagen del pulso se muestra ampliada, acompañada de una imagen de la fuerza de tensión F que actúa sobre la cuerda por la que pasa la cresta de la onda (imagen inferior).
Cada fuerza de tensión de cuerda (F) se describe en la dirección horizontal (Fx) y dirección vertical (Fy). Ambas fuerzas Fx tienen la misma magnitud y direcciones opuestas, por lo que se cancelan entre sí. En cambio, hay dos fuerzas F.y hacia el centro del círculo.
La magnitud de cada fuerza en la dirección vertical (Fy):
Fuerza resultante hacia el centro del círculo
Reunión masiva de cuerdas
Segunda ley del movimiento de Newton para el movimiento circular uniforme
Descripción de la fórmula:
v = velocidad de la onda en la cuerda (m/s)
F = fuerza de tensión de la cuerda (Newton)
myu = densidad de masa de la cuerda = masa por unidad de longitud de la cuerda (kg/m)
Según la ecuación anterior, se puede concluir que la velocidad de la onda es proporcional a la tensión de la cuerda e inversamente proporcional a la masa por unidad de longitud de la misma. Por lo tanto, cuanto más tensa esté la cuerda, más rápida será la onda, y cuanto mayor sea la masa de la cuerda, más lenta será la onda.
